5.2常见传感器的工作原理及应用 课时提升练(Word版含解析)

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名称 5.2常见传感器的工作原理及应用 课时提升练(Word版含解析)
格式 doc
文件大小 657.5KB
资源类型 教案
版本资源 人教版(2019)
科目 物理
更新时间 2022-01-21 21:58:03

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文档简介

5.2常见传感器的工作原理及应用 课时提升练(解析版)
一、选择题
1.有些洗衣机设有多段式水位自动感应装置,该装置采用的传感器是(  )
A.温度传感器 B.压力传感器
C.生物传感器 D.红外线传感器
2.如图所示为一种自动高温报警器的原理图。在水银温度计的顶端封入一段金属丝,以下说法正确的是(  )
A.温度升高至72°C时,L1亮灯报警
B.温度升高至72°C时,L2亮灯报警
C.温度升高至78°C时,L1亮灯报警
D.温度升高至78°C时,L2亮灯报警
3.下列有关传感器的说法正确的是(  )
A.霍尔元件属于光敏元件
B.半导体制成的光敏电阻的阻值随光照强度的增大而增大
C.金属制成的热敏电阻的阻值随温度的升高而减小
D.楼道内的照明灯仅在夜晚有声音时开启,表明照明系统电路内部既有声控传感器也有光控传感器
4.压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小,有位同学设计了利用压敏电阻判断升降机运动状态的装置,其工作原理如图所示。将压敏电阻固定在升降机底板上,其上放置一个物块,在升降机运动过程的某一段时间内,发现电流表的示数不变,且I大于升降机静止时电流表的示数I0,在这段时间内(  )
A.升降机可能匀速上升
B.升降机一定匀减速上升
C.升降机一定处于失重状态
D.通过压敏电阻的电流一定比电梯静止时大
5.某电饭锅的结构如图所示,其中温度传感器的主要元件是感温铁氧体,常温下感温铁氧体具有铁磁性,能够被磁体吸引,但是温度上升到约103℃时,就失去了铁磁性,不能被磁体吸引了。这个温度在物理学中称为该材料的“居里点”。关于该电饭锅的下列说法正确的是(  )
A.开始煮饭时要压下开关按钮,手松开后这个按钮会马上恢复到图示状态
B.常压下煮饭时水沸腾后锅内还有一定水分的时间内,锅的温度会持续升高
C.饭煮熟后,水分被大米吸收,锅底的温度升高至“居里点”,开关按钮会自动弹起,使电饭锅停止加热
D.如果用电饭锅烧水,也能在水沸腾后立即自动断电
6.电子眼又称电子警察,它采用感应线来感应路面上汽车传来的压力。感应线实质是一个压电薄膜传感器,压电薄膜在受压时两端产生电压,压力越大电压越大,压电薄膜与电容器C和电阻R组成图甲所示的回路。如果汽车的前、后轮先后经过感应线,回路中产生两脉冲电流,如图乙所示。当十字路口红灯亮时,电子警察系统启动,若回路中产生两脉冲电流,电子眼拍照,认定为“闯红灯”。则当红灯亮时(  )
A.车轮停在感应线上时,电阻R上的电流为零
B.车轮经过感应线的过程中,电容器C的电荷量一直增大
C.车轮经过感应线的过程中,电容器C两极板间的电场强度保持不变
D.汽车前轮越过感应线后,又倒回到线内,不会被电子眼拍照
7.压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小,有位同学设计了利用压敏电阻判断竖直升降机运动状态的装置,其工作原理图如图甲所示,将压敏电阻固定在升降机底板上,其上放置一个物块,在升降机运动的过程中,电流表示数如图乙所示,已知升降机静止时电流表的示数为I1。下列判断正确的是(  )
A.从0到t1时间内,升降机一定静止
B.从t1到t2时间内,升降机可能做匀加速直线运动
C.从t1到t2时间内,升降机运动时的加速度在变化
D.从t2到t3时间内,升降机可能向下匀加速运动
8.自动化温室种植能使人们在寒冷的冬季享用到新鲜的蔬菜,自动控制室所利用的传感器是(  )
A.压力传感器 B.声音传感器
C.温度传感器 D.气体传感器
9.下列说法正确的是(  )
A.奥斯特发现了磁生电
B.热敏电阻是把热量转化为电阻的敏感性元件
C.楞次定律是用来计算感应电流大小的物理规律
D.我国采用高压输电是为了减小输电线上的功率损失
10.下列关于传感器的说法中不正确的是(  )
A.传感器能将感受到的外部信息按照一定的规律转换为电信号
B.传感器在日常生活中并不常见
C.光敏电阻是一种利用光敏元件将光信号转化为电信号的传感器
D.热敏电阻是将温度的变化转化为电信号的传感器
11.在自动控制中,传感器发挥着重要作用,它能够将感知到的非电信息转换成对应的电信息。下列通过测量电阻的变化来确定外界非电学量变化的敏感元件是(  )
A.光敏电阻 B.干簧管 C.霍尔元件 D.话筒动圈元件
12.有一种测量物体重量的电子秤,其电路原理图如图中的虚线所示,主要由三部分构成:踏板、压力传感器R(实际上是一个阻值可随压力变化的电阻器)、显示体重的仪表G (实质上是电流表)。不计踏板的质量,已知电流表的量程为2A,内阻为1Ω,电源电动势为12V,内阻为1Ω,电阻R随压力F变化的函数式为R=30-0.01F(F和R的单位分别为N和Ω)。下列说法中正确的是(  )
A.该秤能测量的最大体重是2500N
B.该秤零刻度线(即踏板空载时的刻度线)应标在电流表 G刻度盘的0.375A处
C.电流表G的量程越大,则能测量的最大体重越小
D.该秤可以通过电路规律转换成关系进行刻度转换
13.温控电路常用于恒温箱、自动孵化器等,如图所示为一温控电路的工作原理图,主要由电磁继电器、热敏电阻、滑动变阻器、电源、电炉丝、开关组成,其中为衔铁,为金属触点,闭合开关后,当温度低于时,电炉丝自动通电供热,当温度超过时,又可以自动断电.则下列说法中正确的是(  )
A.该热敏电阻的阻值随温度的升高而增大
B.该热敏电阻的阻值随温度的升高而减小
C.要使升高,可将滑动变阻器滑片向右移动
D.要使升高,可将滑动变阻器滑片向左移动
14.如图所示的光控电路中用发光二极管LED模仿路灯,为光敏电阻.天暗时路灯(发光二极管)会点亮,下列说法正确的是( )
A.天暗时,Y端处于高电平
B.天暗时,Y端处于低电平
C.当调大时,A端的电势降低,灯(发光二极管)点亮
D.当调大时,A端的电势降低,灯(发光二极管)熄灭
15.如图所示,在电路中接一段钨丝,闭合开关,灯泡正常发光,当用打火机给钨丝加热时灯泡亮度明显变暗,根据钨丝的上述特性,可用钨丝来制作一个温度传感器,下列说法中正确的是(  )
A.该传感器利用了钨丝的物理性质
B.该传感器利用了钨丝电阻随温度变化的化学性质
C.该传感器能够把热学量(温度)转换为电学量(电阻)
D.该传感器能够把电学量(电阻)转换为热学量(温度)
二、解答题
16.图甲为某自动恒温箱原理简图,箱内的电阻R1=20 kΩ,R2=10 kΩ,R3=40 kΩ,Rt为热敏电阻,它的电阻随温度变化的图线如图乙所示.当a、b端电压Uab<0时,电压鉴别器使开关S接通,恒温箱内的电热丝发热,温度升高;当Uab>0时,电压鉴别器使开关S断开,停止加热,则恒温箱内的温度恒定在多少°C?
17.研究表明,有些金属电阻的阻值会随温度的变化而变化,物理学中利用这类金属的特性可以制成金属电阻温度计,它可以用来测量很高的温度,其原理如图所示。图中电流表的量程为0~15mA(不计其电阻),电源电压恒为3V,R'为滑动变阻器,金属电阻作为温度计的测温探头,在t≥0℃时,其阻值Rt随温度t的变化关系为Rt=100+0.5t(单位:Ω)。
(1)若要把Rt放入温度为0℃处进行测量,使电流表恰好达到满量程,即电流为15mA,则此时滑动变阻器R'接入电路的阻值为多大
(2)保持(1)中滑动变阻器R'接入电路的阻值不变,当被测温度为600℃时,电路消耗的电功率为多大
参考答案
1.B
【详解】
水位不同,洗衣机筒壁所受压力不同,所以应该采用压力传感器,故B正确,ACD错误。
故选B。
2.D
【详解】
由图可知,温度升高至78°C时,水银与金属丝接触,电路接通,L2亮灯报警。
故选D。
3.D
【详解】
A.霍尔元件属于磁敏元件,A错误;
B.半导体制成的光敏电阻的阻值随光照强度的增大而减小, B错误;
C.金属制成的热敏电阻的阻值随温度升高而增大, C错误;
D.楼道照明系统电路内部既有声控传感器也有光控传感器, D正确。
故选D。
4.C
【详解】
A.在升降机运动过程中发现I大于升降机静止时电流表的示数I0,说明此时压敏电阻的阻值大于升降机静止时的阻值,则压敏电阻所受的压力小于升降机静止时的压力,升降机不可能匀速运动,故A错误;
B.在升降机运动过程中发现电流表不变,说明是匀变速运动,且I大于升降机静止时电流表的示数I0,可知外电压变大,内电压变小,说明总电流变小,所以总电阻变大,压敏电阻的阻值变大。由压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小,则知压力变小,因此加速度方向向下,可能向下匀加速,也可能向上匀减速。故B错误;
C.升降机的加速度向下,一定处于失重状态。故C正确;
D、电路中总电流变小,而通过电流表的电流变大,则R的电流变小,所以通过压敏电阻的电流一定比电梯静止时小,故D错误。
故选C。
5.C
【详解】
A.开始煮饭时,用手压下开关按钮,永磁体与感温磁体相吸,手松开后,按钮不再恢复到图示状态,电路接通而电饭锅加热,故A错误;
B.常压下煮饭时水沸腾后锅内还有一定水分的时间内,水在沸腾后温度一直为100℃,锅的温度不会持续升高,除非水烧干,故B错误;
C.饭熟后,水分被大米吸收,锅底温度升高,当温度升至“居里点”103℃时,感温磁体失去磁性,在弹簧作用下,切断电源,故C正确;
D.如果在1标准大气压下用电饭锅烧水,水沸腾后不会自动断电,当水烧干后,温度升高达到103℃时,感温铁氧体便失去了铁磁性会自动断电,故D错误;
故选C。
6.A
【详解】
A.车轮停在感应线上时,压力不变,则电压不变,电容器不充电,也不放电,电阻R上没有电流,故A正确;
B.由乙图可知,当车轮经过时电流先增大后减小,然后再反向增大最后减小,因电压是在受压时产生的,说明电容器先充电后放电,故B错误;
C.车轮经过感应线的过程中,压电薄膜受到的压力变化,其产生的电压变化,则电容器两端电压变化,产生的电场强度发生变化,故C错误;
D.若汽车前轮越过感应线,又倒回线内,则前轮两次压线,仍形成两个脉冲电流,符合拍照条件,电子眼仍可拍照,故D错误。
故选A。
7.C
【详解】
A.0~t1时间内,电流不变,根据欧姆定律可知电路中的总阻值不变,升降机可能静止也可能匀速运动,故A错误;
BC.t1到t2时间内,电流增大,电阻减小,因为压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小,所以压力增大,静止时
FN=mg
t1到t2时间内根据牛顿第二定律
FN-mg=ma
合力向上,加速度向上,向上做加速度增大的加速运动或向下做加速度增大的减速运动,故B错误,C正确;
D.t2到t3时间内电流不变,电阻不变,压力不变,电流大于静止时的电流,压力大于静止时的压力,对物块受力分析,受到重力和支持力,根据牛顿第二定律
FN-mg=ma
合力向上,加速度向上,加速度不变,所以t2到t3时间内升降机匀加速上升或匀减速下降,故D错误。
故选C。
8.C
【详解】
自动化温室种植能使人们在寒冷的冬季享用到新鲜的蔬菜,与温度有关,是温度传感器,而压力与声音传感器与自动化温室无关,同时没有气体传感器的说法。
故选C。
9.D
【详解】
A.奥斯特发现了电流的磁效应,即电生磁现象,法拉第发现了磁生电现象,A错误;
B.热敏电阻能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量,且随着温度升高,其电阻在减小,B错误;
C.楞次提出了判断感应电流方向的楞次定律,C错误;
D.我国采用高压输电是为了减小输电线上的功率损失,D正确。
故选D。
10.B
【详解】
A.传感器能将被测信号量的微小变化转换成电信号,担负着信息采集的任务,选项A正确;
B.传感器在生活中有着广泛的应用,选项B错误;
C.光敏电阻是一种利用光敏元件将光信号转化为电信号的传感器,选项C正确;
D.热敏电阻是将温度的变化转化为电信号的传感器,选项D正确。
本题选不正确的,故选B。
11.A
【详解】
光敏电阻可以把光照强度转化为电阻这个电学量;干簧管能将磁场的变化转化为电路的通断;霍尔元件是能够把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量的元件;动圈式话筒的动圈,是利用线圈在磁场中切割磁感线,将声音信号转化为电信号。
故选A。
12.B
【详解】
A.电路中最大电流为2 A,由闭合电路欧姆定律
E=I(r+R+rA)
可解得压力传感器R的最小值为4Ω,由电阻R随压力F变化的函数式为:R=30-0.01F,可得压力最大值:
F=2600 N
即该秤能测量的最大体重是2600 N,故A错误;
B.踏板空载时,F=0,R=30 Ω,由闭合电路欧姆定律
E=I(r+R+rA)
可解得
I=0.375 A
故B正确;
C.由E=I(r+R+rA)和R=30-0.01F,可得:
E=I(r+30-0.01F+rA)
电流表G的量程I越大,则能测量的最大体重F越大,故C错误;
D.由E=I(r+30-0.01F+rA),可得:
F=3200-
故D错误。
故选B。
13.BC
【详解】
A.热敏电阻阻值会随温度的变化而变化,电流也随之发生变化,当电流增大时,电磁继电器将会被衔铁吸下,电炉断开连接,故该热敏电阻的阻值随温度的升高而减小,A错误;
B.热敏电阻阻值会随温度的变化而变化,电流也随之发生变化,当电流增大时,电磁继电器将会被衔铁吸下,电炉断开连接,故该热敏电阻的阻值随温度的升高而减小,B正确;
C.当滑动变阻器向右移动时,热敏电阻所在电路总电阻增大,总电流减小,故T1温度升高,C正确;
D.当滑动变阻器向左移动时,电路热敏电阻所在电路总电阻减小,总电流增大,故T1温度降低,D错误;
故选BC。
14.BD
【详解】
AB.天暗时,光敏电阻的阻值大,A端电势高,Y端处于低电平,选项A错误,B正确;
CD.因
调大时,减小,Y端处于高电平,发光二极管熄灭,选项C错误,D正确。
故选BD。
15.AC
【详解】
由题目中的实验现象可知,钨丝的电阻随温度的升高而增大,随温度的降低而减小,利用了钨丝的物理性质;从而可以制成温度传感器,传感器能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量,故选AC。
16.箱内温度恒定在35 ℃
【详解】
由题意可知,Uab=0是一个电压的临界点,对应着开关S的动作,而开关的动作对应着温度的上升或下降.此时R1与 R3上的电压相等.设电路路端电压为U,有
解得
Rt=20 kΩ .
由题图乙可知,当Rt=20 kΩ时,t=35 ℃.
点睛:本题利用温度传感器热敏电阻为传感器,将温度变化的信号转化为电信号,结合电子线路来控制加热电路,正确的电路分析、计算及看懂热敏电阻的电阻随温度变化的曲线,是解决这类习题的关键.
17.(1)100Ω;(2)0.018W
【详解】
(1)当t=0℃时,
Rt=100+0.5t=100Ω
由欧姆定律,得此时电路中的总电阻:
=200Ω
由串联电路中总电阻等于各分电阻之和,得
=200Ω 100Ω=100Ω
(2)当t=600℃时,
Rt=100+0.5t=400Ω
电路中的总电阻:
R=Rt+R′=400Ω+100Ω=500Ω
电路消耗的总功率:
=0.018W